MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  opnnei Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem opnnei 23103
Description: A set is open iff it is a neighborhood of all of its points. (Contributed by Jeff Hankins, 15-Sep-2009.)
Assertion
Ref Expression
opnnei (𝐽 ∈ Top → (𝑆𝐽 ↔ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐽   𝑥,𝑆

Proof of Theorem opnnei
StepHypRef Expression
1 0opn 22887 . . . . 5 (𝐽 ∈ Top → ∅ ∈ 𝐽)
21adantr 481 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → ∅ ∈ 𝐽)
3 eleq1 2827 . . . . 5 (𝑆 = ∅ → (𝑆𝐽 ↔ ∅ ∈ 𝐽))
43adantl 482 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → (𝑆𝐽 ↔ ∅ ∈ 𝐽))
52, 4mpbird 258 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → 𝑆𝐽)
6 rzal 4422 . . . 4 (𝑆 = ∅ → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
76adantl 482 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
85, 72thd 266 . 2 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → (𝑆𝐽 ↔ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
9 opnneip 23102 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝐽𝑥𝑆) → 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
1093expia 1127 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝐽) → (𝑥𝑆𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
1110ralrimiv 3130 . . . . 5 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝐽) → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
1211ex 413 . . . 4 (𝐽 ∈ Top → (𝑆𝐽 → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
1312adantr 481 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (𝑆𝐽 → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
14 df-ne 2935 . . . . . 6 (𝑆 ≠ ∅ ↔ ¬ 𝑆 = ∅)
15 r19.2z 4427 . . . . . . 7 ((𝑆 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})) → ∃𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
1615ex 413 . . . . . 6 (𝑆 ≠ ∅ → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → ∃𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
1714, 16sylbir 236 . . . . 5 𝑆 = ∅ → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → ∃𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
18 eqid 2739 . . . . . . . 8 𝐽 = 𝐽
1918neii1 23089 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})) → 𝑆 𝐽)
2019ex 413 . . . . . 6 (𝐽 ∈ Top → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆 𝐽))
2120rexlimdvw 3145 . . . . 5 (𝐽 ∈ Top → (∃𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆 𝐽))
2217, 21sylan9r 513 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆 𝐽))
2318ntrss2 23040 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → ((int‘𝐽)‘𝑆) ⊆ 𝑆)
2423adantr 481 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)) → ((int‘𝐽)‘𝑆) ⊆ 𝑆)
25 vex 3435 . . . . . . . . . . . . 13 𝑥 ∈ V
2625snss 4716 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ((int‘𝐽)‘𝑆) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆))
2726ralbii 3085 . . . . . . . . . . 11 (∀𝑥𝑆 𝑥 ∈ ((int‘𝐽)‘𝑆) ↔ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆))
28 dfss3 3904 . . . . . . . . . . . 12 (𝑆 ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆) ↔ ∀𝑥𝑆 𝑥 ∈ ((int‘𝐽)‘𝑆))
2928bilanri 507 . . . . . . . . . . 11 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ ∀𝑥𝑆 𝑥 ∈ ((int‘𝐽)‘𝑆)) → 𝑆 ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆))
3027, 29sylan2br 601 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)) → 𝑆 ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆))
3124, 30eqssd 3932 . . . . . . . . 9 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)) → ((int‘𝐽)‘𝑆) = 𝑆)
3231ex 413 . . . . . . . 8 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆) → ((int‘𝐽)‘𝑆) = 𝑆))
3325snss 4716 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥𝑆 ↔ {𝑥} ⊆ 𝑆)
34 sstr2 3922 . . . . . . . . . . . . . 14 ({𝑥} ⊆ 𝑆 → (𝑆 𝐽 → {𝑥} ⊆ 𝐽))
3534com12 32 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑆 𝐽 → ({𝑥} ⊆ 𝑆 → {𝑥} ⊆ 𝐽))
3635adantl 482 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → ({𝑥} ⊆ 𝑆 → {𝑥} ⊆ 𝐽))
3733, 36biimtrid 243 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (𝑥𝑆 → {𝑥} ⊆ 𝐽))
3837imp 407 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ 𝑥𝑆) → {𝑥} ⊆ 𝐽)
3918neiint 23087 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ Top ∧ {𝑥} ⊆ 𝐽𝑆 𝐽) → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
40393com23 1132 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽 ∧ {𝑥} ⊆ 𝐽) → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
41403expa 1124 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ {𝑥} ⊆ 𝐽) → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
4238, 41syldan 597 . . . . . . . . 9 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ 𝑥𝑆) → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
4342ralbidva 3160 . . . . . . . 8 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
4418isopn3 23049 . . . . . . . 8 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (𝑆𝐽 ↔ ((int‘𝐽)‘𝑆) = 𝑆))
4532, 43, 443imtr4d 295 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆𝐽))
4645ex 413 . . . . . 6 (𝐽 ∈ Top → (𝑆 𝐽 → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆𝐽)))
4746com23 86 . . . . 5 (𝐽 ∈ Top → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → (𝑆 𝐽𝑆𝐽)))
4847adantr 481 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → (𝑆 𝐽𝑆𝐽)))
4922, 48mpdd 43 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆𝐽))
5013, 49impbid 213 . 2 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (𝑆𝐽 ↔ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
518, 50pm2.61dan 818 1 (𝐽 ∈ Top → (𝑆𝐽 ↔ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 207  wa 396   = wceq 1547  wcel 2119  wne 2934  wral 3053  wrex 3063  wss 3883  c0 4261  {csn 4555   cuni 4838  cfv 6485  Topctop 22876  intcnt 23000  neicnei 23080
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1974  ax-7 2015  ax-8 2121  ax-9 2129  ax-10 2152  ax-11 2168  ax-12 2189  ax-ext 2711  ax-rep 5199  ax-sep 5218  ax-nul 5228  ax-pow 5294  ax-pr 5362  ax-un 7678
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 854  df-3an 1094  df-tru 1550  df-fal 1560  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2074  df-mo 2543  df-eu 2573  df-clab 2718  df-cleq 2731  df-clel 2814  df-nfc 2888  df-ne 2935  df-ral 3054  df-rex 3064  df-reu 3345  df-rab 3392  df-v 3433  df-sbc 3724  df-csb 3832  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-nul 4262  df-if 4455  df-pw 4531  df-sn 4556  df-pr 4558  df-op 4562  df-uni 4839  df-iun 4923  df-br 5073  df-opab 5135  df-mpt 5154  df-id 5513  df-xp 5624  df-rel 5625  df-cnv 5626  df-co 5627  df-dm 5628  df-rn 5629  df-res 5630  df-ima 5631  df-iota 6441  df-fun 6487  df-fn 6488  df-f 6489  df-f1 6490  df-fo 6491  df-f1o 6492  df-fv 6493  df-top 22877  df-ntr 23003  df-nei 23081
This theorem is referenced by:  neiptopreu  23116  flimcf  23965
  Copyright terms: Public domain W3C validator